柔性金屬納米陣列的制備及其耦合增強(qiáng)光譜技術(shù)的研究.pdf

1、拉曼光譜和熒光光譜技術(shù)在生物化學(xué)分子傳感方面有廣泛的應(yīng)用。通常對(duì)于濃度較小的分子，拉曼信號(hào)和熒光信號(hào)均較弱，從而限制了光譜檢測(cè)的靈敏度。金屬納米結(jié)構(gòu)的表面等離子體激元共振能夠?qū)㈦姶挪ㄊ`在其表面，并具有局域場(chǎng)增強(qiáng)特性，可有效增強(qiáng)拉曼信號(hào)和熒光信號(hào)，甚至能夠?qū)崿F(xiàn)單分子的探測(cè)。本論文在實(shí)驗(yàn)上通過(guò)反向剝離氧化鋁（AAO）模板與銀膜，巧妙制備了大面積的柔性金屬納米顆粒陣列結(jié)構(gòu)，以該陣列結(jié)構(gòu)作為拉曼基底，研究了金屬耦合結(jié)構(gòu)的表面增強(qiáng)拉曼(SERS

2、)效應(yīng);同時(shí)還研究了表面等離子體增強(qiáng)的定向熒光發(fā)射特性。具體研究?jī)?nèi)容如下:
　　 1.根據(jù)電化學(xué)法制備AAO模板，基于AAO模板制備了大面積、均一性好且具有很好柔韌性、可轉(zhuǎn)移的銀納米點(diǎn)陣。該點(diǎn)陣制備方法簡(jiǎn)單、成本低，并且可通過(guò)改變陽(yáng)極氧化電壓(20V-40V)控制AAO模板的周期，獲得不同周期(55nm-96nm)的金屬納米點(diǎn)陣。根據(jù)重力沉積法制備了熒光聚苯乙烯膠體晶體模板，該模板可用于特殊形狀的金屬微納陣列結(jié)構(gòu)的制備。

3、　　 2.合成金納米顆粒（粒徑為46nm），將其與銀納米點(diǎn)陣復(fù)合并研究該復(fù)合結(jié)構(gòu)SERS特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，耦合結(jié)構(gòu)SERS信號(hào)分別是非耦合結(jié)構(gòu)SERS信號(hào)的18.9、1.9倍，這是因?yàn)殂y納米點(diǎn)陣與金納米顆粒的局域表面等離子體激元(LSPs)相互耦合，局域電磁場(chǎng)增強(qiáng)。
　　 合成銀納米立方體(邊長(zhǎng)為60nm)，將其與銀納米點(diǎn)陣復(fù)合并研究該復(fù)合結(jié)構(gòu)的SERS特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，耦合結(jié)構(gòu)SERS信號(hào)分別是單獨(dú)銀點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)及銀立方體結(jié)

4、構(gòu)的85、49倍;耦合SERS信號(hào)與點(diǎn)陣周期相關(guān)，在55nm-96nm范圍內(nèi)，SERS信號(hào)隨點(diǎn)陣周期的增加而減小。利用FDTD-Solution模擬計(jì)算了耦合及非耦合結(jié)構(gòu)在入射光照射下的電磁場(chǎng)分布，驗(yàn)證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。銀納米點(diǎn)陣與銀納米立方體耦合結(jié)構(gòu)增強(qiáng)拉曼效果顯著、增強(qiáng)程度可調(diào)節(jié)且可重復(fù)，制備方法簡(jiǎn)單、成本低，因此該耦合結(jié)構(gòu)可作為優(yōu)質(zhì)高靈敏度的SERS基底。
　　 3.利用激光掃描共焦顯微鏡研究了聚苯乙烯熒光微球(FPS)在無(wú)金屬

5、薄膜存在及有金屬薄膜存在時(shí)熒光的發(fā)光特性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，單個(gè)FPS的熒光信號(hào)被同一物鏡(NA:1.45，100×)收集，存在匹配油（油的折射率為1.518）較無(wú)油的增強(qiáng)因子為1.2711，這是由于數(shù)值孔徑不同及熒光分子輻射具有一定的方向性造成的。當(dāng)FPS置于銀膜上，存在匹配油時(shí)熒光增強(qiáng)因子達(dá)到2.427，表明表面等離子體耦合輻射(SPCE)可有效增加熒光的探測(cè)效率。本論文的創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　 1.通過(guò)反向剝離氧化鋁(AAO)模板